尽管3G无线设备仍在布置中，但整个无线生态体系却已开端界说和规划4G体系。尽管3G和4G体系并没有严厉界说上的不同，但在所能支撑的最高数据速率方面，规范安排内好像正在达到共同。比如HSPA等3G体系的上行和下行速率别离为5到10Mbps和15到20Mbps。与3G体系比较，4G体系规划的这两个方针高出5到10倍，其上/下行速率别离在50Mbps和100Mbps以上。
现在的3G无线通信经过在物理传输层选用码分多址(CDMA)技能一直在成功地为新使用供给更多带宽。与经过频率或时刻分割在同一信道传送多个数据的老办法不同，CDMA使用随同每条信道代码的建设性搅扰特性完结复用，然后在电信运营商所用的整个频谱内传送数据。CDMA在分组切换语音无线范畴被证明是有用的；与曾经体系比较，扩频技能答应更有用、更灵敏地使用带宽。
就4G规范而言，两个首要的3G规范安排——第三代合作伙伴计划(3GPP)和第三代合作伙伴计划第二组(3GPP2)已指出，正交频分多址(OFDMA)是它们选用的物理层传输技能。
OFDM概述
OFDMA以正交频分复用(OFDM)为根底。OFDM技能呈现已有段时刻了，且已用在ADSL、Wi-Fi(802.11a/g)、DVB-H及其它高速数字传输体系中。因而OFDM在蜂窝无线范畴的开端完结是定点接入的WiMAX802.16d也就家常便饭了。该无线技能已被用于供给高速因特网接入——既可作为比如ADSL或有线等其它接入技能的代替，又可在其它接入技能没掩盖的区域供给服务。
在OFDM中，选用快速傅立叶改换(FFT)将可用带宽分红数学上正交的许多小带宽。而频带的重构是由快速傅立叶反改换(IFFT)完结的。FFT和IFFT都是界说得很完善的算法，当巨细为2的整数倍时，可被十分高效地完结。OFDM体系的典型FFT巨细是512、1024和2048，而较小的128和256也是或许的。可支撑5、10和20MHz带宽。该技能的一个优异特性是易于改用其它带宽。即使整个可用带宽改动了，较小的带宽单元也可维持不变。例如：10MHz可分红1,024个小频带；而5MHz可分红512个小频带。这些典型巨细为10kHz的小频带被称为子载波。
图1：在OFDM体系中，可用带宽分割成许多子载波
‘多径’效应是现在无线体系面对的应战之一。多径来自发射器和接纳器间的反射，反射在不同时刻抵达接纳器。别离各反射的时刻间隔被称为推迟扩展。当推迟扩展与发送的符号时刻(SymbolTime)大致持平时，这种搅扰有或许引发问题。典型的推迟扩展时长几微秒，与CDMA符号时刻挨近。OFDMA的符号时刻大致在100微秒，因而多径现象的影响不太严峻。为缓解多径效应，在每一符号后刺进一个约10微秒、称为循环前缀的戒备边带。
为得到更高数据速率，OFDM体系有必要比CDMA体系更有用地使用频宽。每单位赫兹的位数称为频谱功率。选用高阶调制是完结更高功率的办法之一。调制是指每一子载波发送的位数。例如，在正交振幅调制(QAM)中，每载频发送2位。在16QAM和64QAM中，每个子载波别离发送4和6位。在4G体系，因预期会选用64QAM，所以其频谱功率很高。
图2：用于LOS和NLOS环境的WiMAX技能
OFDM的另一个优点是选用了先进的多天线信号处理技能。多输入多输出(MIMO)和波束成形(通常指AAS)是两种最常用的技能。
在MIMO中，体系接纳来自不同发射天线的信号会有很大差异。在室内或修建密布的都市，由于发射器和接纳器之间存在许多反射和多径，因而这种状况很遍及。在这种状况下，每个天线能够相同频率发送另一个不同信号，而在接纳器端经过信号处理还可康复该信号。了解这种特性的一个简略办法是考虑一个规范的、有N个方程和N个未知量的方程组，可凭借熟知的矩阵求逆技能来求解该方程组。以这种方法重复使用频率被称为Re-use1，同一频率在同一时刻被用于不同信号。
而波束成形则是一种发射技能，它企图在接纳器内为多个发射器构成一个共同架构。这种技能可在接纳器端得到很高的信噪比(SNR)，别的，它还可供给更宽带宽或以相同发射功率完结更远间隔。波束成形不是使用天线间的不同空气触摸反射原理，而是对信号进行修正以使其一致。因而，波束成形对频率的重复使用与MIMO所用的方法不同。将频率分红不同的频段用于不同蜂窝单元被称为Re-use3。
在一些使用中，或许结合MIMO和波束成形技能，尤其是在4天线体系中。一个抱负的体系应依据其特性进行切换以便在不同形式运作。
图3：OFDM内的帧分配
OFDMA介绍
OFDMA是为将OFDM技能从定点接入无线体系扩展为具有移动才能的真实蜂窝体系而开发出来的。其底层技能是相同的，更多灵敏性是经过体系作业界说完结的。在OFDMA，子载波被组合成称为副信道的更大单元，这些副信道进一步被组合成可分配给无线用户的“突簇(burst)”。每个突簇分配可在帧间及该调制等级内改动，然后答应基站依据现在的体系需求动态调整带宽用法。
别的，由于每位用户只占用一部分带宽，所以依据现在体系需求还可调理每个用户的功率。服务质量(QoS)是另一个特性,可适用于不同用户的特别使用(如：语音、流视频或因特网接入等)。
如上所述，OFDM和OFDMA答应体系容易地习惯可用频谱。3GPP(LTE)和WiMAX体系开展的长时间方针是支撑带宽从1.25到20MHz间的分配。此外，这两种体系都既支撑时分又支撑频分复用。所有这些灵敏性将答应服务供货商依据市场需求在不同区域以不同方法推出不同的４G体系。
在4G无线网络的前期开展过程中，体系开发者开端考虑哪种计划最适合WiMAX以及其它根据OFDMA的设备。在许多方面，对前期无线使用的一般考虑相同适用于OFDMA：高核算功能、低功耗、编程灵敏性、集成的高速外设、完善的软件渠道及全面的开发工具。可满意这些需求的DSP供货商将能供给最适合4G网络的计划。例如TI的TMS320TCI6487便是这样一种计划。它整合了3个1GHzC64x+DSP核、带有悉数3MB片上存储器以及高速接口。
本文小结
向4G网络的转变给无线通信带来新的等待。4G网络的更快速度和分组传输将使高质量多媒体无处不在。完结这种高水平服务的要害便是新的无线接口——OFDMA，而使其得以完结的要害则是新一代DSP的高功能。经过将特定频谱分红多个子载波，OFDMA可供给需求相对较低功率的微弱信号，并可高效使用带宽。使用OFDMA，运营商可从更大的灵敏性中获益，由于在相同的频谱下，它们可供给更多信道(包含高带宽信道)及更多种服务。现在，这些体系仍处在界说和原型开发阶段，不过，4G技能的要害部分现已就位，向无线通信新纪元的进军行将起步。
